碲镉汞光伏和光导焦平面阵列

将基于光电二极管和光电导体的碲镉汞(HgCdTe)红外焦平面阵列加以比较,包括两类探测器的读出结构、各种结构的信噪比(SNR)分析、以及耦合器件的噪声要求。讨论了线列光导红外焦平面阵列的可行性。介绍了这种新型红外焦平面阵列的重要性。     

HgCdTe外延材料批量化生产及其质量控制

经过多年研发,我司的碲镉汞(HgCdTe)红外焦平面探测器已达到批量生产的水平。优异性能的红外探测器离不开高质量的HgCdTe外延材料,外延材料的厚度及组分均匀性、表面缺陷的控制以及HgCdTe外延/CdZnTe衬底晶格匹配度是批量化生产中需要控制的关键性因素,红外探测器的批量化生产也给HgCdTe外延材料质量稳定性以及一致性的控制提出了更高的要求。本文介绍了HgCdTe外延材料批量化生产中这几项关键指标的控制,以及外延质量优化后红外焦平面性能的提升。Abstract:关键词:     

短波红外焦平面探测器及其应用进展

简要介绍短波红外焦平面阵列(SWIRFPA)的相关概念,从探测器材料、探测器制备工艺方面讲述国内外在短波红外焦平面探测器研究领域取得的进展,列举HgCdTe和InGaAs材料短波红外焦平面探测器产品,描述当前短波红外焦平面探测器的研究动向,最后列举了一些有代表性的短波红外焦平面阵列的应用.     

HgCdTe红外焦平面工艺的进展

本文评述HgCdTe红外探测器焦平面工艺的进展,并对其最大潜力作了估价。 HgCdTe是可调禁带的合金半导体材料,可作成波段在2～14微米内的红外探测器。光导HgCdTe探测器阵列现在已被许多红外系统所采用。霍尼威尔公司和其他一些地方正进一步提高HgCdTe光电二极管的工艺水平,而成结技术对复杂的多元焦平面特别适合。本文小结了2～14微米光谱范围内红外焦平面工艺的进展及其可获得的最佳性能。文中评述了HgCdTe光电二极管与硅电荷耦合器件集成多元两维镶嵌阵列焦平面的方案和进展。最后,对HgCdTe红外电荷传输镶嵌焦平面的潜力作了评价。     

美国雷神公司研究人员谈下一代电光/红外探测器的发展(上)

正目前,电光/红外(EO/IR)系统的性能正在不断得到扩展和提升,这在某种程度上应归功于高性能焦平面阵列(FPA)技术的发展。美国雷神视觉系统(RVS)公司正在积极推进技术创新,通过采用各种各样的半导体材料和焦平面阵列结构研究中波红外(3~5μm)波段和长波红外(8~12μm)波段的焦平面阵列技术,比如采用Ⅲ-V族半导体材料制成的应变层超晶格(SLS)焦平面阵列、采用Ⅱ-Ⅵ族半导体材料——碲镉汞(HgCdTe)制成的双波段焦平面阵列以及基于微电机系统(MEMS)的非致冷测辐射热计焦平面阵列。以上各种技术能够满足不同的任务需求,它们不仅可以用来提高传感器的性能,而且还可以提供更先进的制作工艺和更低廉的成本。     

红外探测器材料Ⅲ（SPIE Vol．5209）

一、碲镉汞1.双色HgCdTe红外凝视焦平面列阵(EdwardP.Smith等)2.单片集成HgCdTe焦平面列阵(SilviuVelicu等)3.高适用性短波红外HgCdTe焦平面列阵(Hon-navalliR.Vydyanath等)4.通过适当选择初始掺杂物再分配来提高轴向组分     

碲镉汞焦平面组件中硅减薄工艺与热应力计算

液氮冲击下,碲镉汞(HgCdTe)焦平面探测器中层状材料间线膨胀系数的不同将会在层状材料中产生热失配,过大的热失配应力将引起HgCdTe芯片断裂,决定着HgCdTe 焦平面探测器的结构可靠性。为了解决HgCdTe 焦平面探测器在液氮冲击下的热失配问题,我们借助MATLAB运算工具,采用线弹性多层体系热应力计算方法,得到了硅读出电路(Silicon Read Out Integrated Circuits,Silicon ROIC)的厚度取不同值时,HgCdTe芯片中的热应力沿法线方向的分布。计算结果表明:当Silicon ROIC的厚度由340μm减薄至25μm的过程中,HgCdTe芯片中生成的热应力随着Silicon ROIC厚度的变薄而线性减小。这表明Silicon ROIC减薄方案是一种解决HgCdTe红外焦平面探测器热失配问题的有效途径。     

碲镉汞红外探测器的前沿技术综述

红外光电探测器件在军事、民用和科学研究方面具有非常重要的应用。而碲镉汞(HgCdTe)由于自身的诸多优点在红外光电探测器的发展中起到了至关重要的作用,至今仍然是重要的战略战术应用中首选的材料体系。首先分析了针对新一代红外探测器所提出的SWaP3(Size,Weight,and Power,Performance and Price)概念,然后简略介绍了第三代红外焦平面研究背景下HgCdTe薄膜的衬底水平与材料生长情况,最后总结了大规模阵列器件、甚长波红外器件、高工作温度(High Operating Temperature,HOT)器件、超光谱探测器件、双色器件以及雪崩光电器件等前沿技术方面的研究进展。     

光电子学与夜视器件(SPIE Vol. 3819)

一、碲镉汞焦平面列阵 1.具有时间延迟与积分功能的HgCdTe扫描焦平面线列阵(L.A.Bovina等,俄罗斯RD&P中心) 2.128×128元和384×228元HgCdTe凝视焦平面列阵(L. A.Bovina等,俄罗斯RD&P中心) 3.新式红外HgCdTe焦平面列阵的最高性能(V.V.Osipov等,俄罗斯RD&P中心)     

HgCdTe薄膜材料缺陷的研究现状

HgCdTe外延薄膜材料中的缺陷是制约高性能红外焦平面器件发展的主要因素。对缺陷的研究与评价是材料生长以至器件制备过程中不可或缺的重要一环．本文详细介绍了HgCdTe外延材料中几种主要缺陷的研究进展．     

红外焦平面阵列技术的发展现状

文章评述各种红外焦平面阵列技术的发展现状,其中,光量子型红外焦平面阵列包括Ⅱ-Ⅵ族HgCdTe三元化合物阵列、Ⅲ-V族InSb二元、InGaAs和GaAiAs三元化合物阵列、PtSi和非本征硅阵列技术,热型红外焦平面阵列包括Si、金属微测热辐射计、多晶硅热电堆和钡锶钛(BST)等热释电-铁电阵列,展望了该技术的发展前景。     

HgCdTe液相外延薄膜生长及缺陷表征

液相外延是制备HgCdTe薄膜材料的一项成熟技术,大尺寸的外延薄膜是研制HgCdTe红外焦平面列阵的基础。探讨了尺寸为30mm×40mm的HgCdTe液相外延薄膜生长技术,用红外透射光谱和X光貌相技术对材料进行了评价。并对HgCdTe薄膜表面的黑点缺陷、波纹起伏等特征形貌进行了讨论,指出黑点缺陷是杂质粒子在薄膜表面形成的包裹体,而表面波纹是由生长母液中的对流引起的。     

碲镉汞探测器的回顾与展望（特邀）

20世纪50年代末,碲镉汞（HgCdTe）合金半导体材料的发明,奠定了热成像的技术和工程应用基础。1975年,美国提出基于第一代红外探测器的热成像通用组件概念——“模块化通用夜视热瞄镜”（Modular Common Thermal Night Sights, MCTNS）,从此HgCdTe材料和探测器被大规模应用于军事领域。从HgCdTe材料的基本物理性质出发,分析了HgCdTe探测器的优点,认为HgCdTe探测器依然是目前性能最好的红外探测器,且正在向多元化方向发展,包括（但不限于）大面阵、平面结和异质结、双波段、甚长波、150 K级工作温度、雪崩探测器等。随着新结构、新模式、新机理、新方法、新工艺的进步,HgCdTe材料和探测器必将达到一个新高度,仍然是第四代主流的红外焦平面探测器。     

10 μm 1 280 × 1 024 HgCdTe中波红外焦平面阵列探测性能提升

对像元尺寸为10 μm的1280×1024碲镉汞（HgCdTe）中波红外焦平面阵列的制备技术和性能进行了研究。通过B⁺注入制备小尺寸n-on-p平面结;采用高平整度HgCdTe外延材料和高精度的倒焊互连技术,实现高的电学连通率;采用多段温度填胶固化和边缘刻蚀工艺减轻HgCdTe器件和读出集成电路（ROICs）之间的热失配,从而降低焦平面器件失效率。在85 K焦平面工作温度下,研制探测器的光谱响应范围为3.67 μm至4.88 μm,有效像元率高达99.95%,并且探测器组件像元的平均噪声等效温差（NETD）和暗电流密度的平均值分别小于16 mK和2.1×10^-8 A/cm²。与像元尺寸为15 μm的探测器相比,10 μm的1280×1024中波红外探测器可获取更加精细的图像,具有更远的识别距离。目前,该技术已成功转移到浙江珏芯微电子有限公司（ZJM）的HgCdTe红外探测器产线。     

昆明物理研究所红外焦平面技术发展现状

介绍了昆明物理研究所近几年在红外焦平面探测器组件技术方面的最新进展.随着探测器组件技术的全面突破,焦平面探测器组件批量生产线的建设是昆明光电子产业基地建设的核心内容.HgCdTe材料的提纯、CdZnTe衬底、HgCdTe材料LPE薄膜工艺、探测器芯片平面工艺、读出电路设计和制作、真空杜瓦封装、集成整体式斯特林制冷技术已全面成熟,LW288×4、MW320×256HgCdTe焦平面探测器组件形成批量生产,具备年产数千套探测器组件的生产能力.近期计划完成HgcdTe LW576×6,MW640×480、GaAs/A1GaAs QWlP320×256探测器组件研制.将进一步发展320×240/640×480热释电材料及微测热辐射计非制冷焦平面探测器,1K×1K规模焦平面探测器组件,双色及多色量子阱焦平面探测器组件,在红外焦平面探测器技术领域达到世界一流水平.     

MBE HgCdTe:A Challenge to the Realization of Third Generation Infrared FPAs

叙述了围绕第三代红外焦平面的需求所进行的HgCdTe分子束外延的一些研究结果.75mm HgCdTe薄膜材料的组分均匀性良好,80K下截止波长偏差为0.1μm.对所观察到的HgCdTe表面缺陷成核机制进行了分析讨论,获得的75mm HgCdTe材料平均表面缺陷密度低于300cm-2.研究发现As的表面黏附系数很低,对生长温度十分敏感,在170℃下约为1×10-4.计算表明,As在HgCdTe中的激活能为19.5meV,且随(Na∑Nd)1/3的增大呈线性下降关系,反比系数为3.1×10-5meV·cm.实验发现Hg饱和蒸汽压下,对应不同的温度240,380,440℃,As在HgCdTe中的扩散系数分别为(1.0±0.9)×10-16,(8±3)×10-15,(1.5±0.9)×10-13cm2/s.采用分子束外延生长的HgCdTe材料已用于红外焦平面探测器件的研制,文中报道了一些初步结果.     

MBE生长HgCdTe材料的As掺杂退火的研究

1 引言 近年来,随着碲镉汞(HgCdTe或MCT)红外焦平面(IRFPA)技术的快速发展,器件对材料的电学性质、面积和均匀性等参数的要求迅速提高。要实现载流子在较大范围内的浓度控制以     

应对第三代红外焦平面技术挑战的HgCdTe分子束外延

叙述了围绕第三代红外焦平面的需求所进行的HgCdTe分子束外延的一些研究结果.75mm HgCdTe薄膜材料的组分均匀性良好,80K下截止波长偏差为0.1μm.对所观察到的HgCdTe表面缺陷成核机制进行了分析讨论,获得的75mm HgCdTe材料平均表面缺陷密度低于300cm-2.研究发现As的表面黏附系数很低,对生长温度十分敏感,在170℃下约为1×10-4.计算表明,As在HgCdTe中的激活能为19.5meV,且随(Na∑Nd)1/3的增大呈线性下降关系,反比系数为3.1×10-5meV·cm.实验发现Hg饱和蒸汽压下,对应不同的温度240,380,440℃,As在HgCdTe中的扩散系数分别为(1.0±0.9)×10-16,(8±3)×10-15,(1.5±0.9)×10-13cm2/s.采用分子束外延生长的HgCdTe材料已用于红外焦平面探测器件的研制,文中报道了一些初步结果.     

HgCdTe混合焦平面阵列

前言近年来,HgCdTe已成为高密度焦平面阵列第二代红外成像系统的重要的半导体材料。为得到所需性能,提出一种采用HgCdTe光电二极管和硅电荷耦合器件的混合焦平面结构。异质结和薄基底二极管结构可保证在3～5微米和8～12微米两个波段制成性能高的器件。因为这两种结构都可大大降低饱和电流密度。本文介绍异质结和薄基底混合阵列的最近发展。     

HgCdTe/CdZnTe晶格失配与X光衍射貌相的关系研究

文章采用富Te水平推舟液相外延工艺在CdZnTe衬底上生长了HgCdTe外延薄膜.研究了外延薄膜/衬底晶格失配度、X光衍射貌相、红外焦平面器件探测率三者之间的关系.对于HgCdTe外延层的X光衍射貌相我们将其大致分为五类,分别是Crosshatch貌相、混合貌相、均匀背景貌相、Mosaic貌相以及由衬底质量问题引起的沟壑状貌相,采用Crosshatch貌相和混合貌相材料所制备的红外焦平面器件,平均来说其探测率(D*)较高.X射线双轴衍射的实验结果表明,当外延层与衬底的晶格失配度为～0.03%时,外延层会呈现明显的Crosshatch貌相;而当失配度减小时,会逐渐呈现出混合貌相、均匀背景貌相、直至失配度为负值时呈现Mosaic貌相.因此,对于特定截止波长的HgCdTe焦平面器件,可以通过控制HgCdTe/CdZnTe之间的失配,生长出符合我们要求的貌相的碲镉汞外延材料,从而来提高焦平面器件的性能.